JP2807462B2 - Liquid jet recording method - Google Patents

Liquid jet recording method

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JP2807462B2
JP2807462B2 JP63064383A JP6438388A JP2807462B2 JP 2807462 B2 JP2807462 B2 JP 2807462B2 JP 63064383 A JP63064383 A JP 63064383A JP 6438388 A JP6438388 A JP 6438388A JP 2807462 B2 JP2807462 B2 JP 2807462B2
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14104Laser or electron beam heating the ink

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体噴射記録方法、より詳細には、バブル
ジェット型液体噴射記録におけるカラー記録の記録方法
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid jet recording method, and more particularly, to a color jet recording method in bubble jet type liquid jet recording.

従来技術 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生
が無視し得る程度に極めて小さいという点において、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。
2. Description of the Related Art Non-impact recording methods have recently attracted attention in that the generation of noise during recording is extremely small to a negligible level. Among them, the so-called ink jet recording method, which can perform high-speed recording and can perform recording on so-called plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Some have been proposed and commercialized with improvements, while others are still being put to practical use.

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。
In such an ink jet recording method, recording is performed by flying droplets of a recording liquid called so-called ink and attaching the droplets to a recording member. The control method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet is roughly classified into several types.

先ず第1の方式は例えばUSP3060429に開示されている
もの(Tele type方式)であって、記録液体の小滴の発
生を静電吸引的に行い、発生した記録液体小滴を記録信
号に応じて電界制御し、記録部材上に記録液体小滴を選
択的に付着させて記録を行うものである。
First, the first system is, for example, a system disclosed in US Pat. No. 3,060,429 (Tele type system), in which droplets of a recording liquid are generated by electrostatic attraction, and the generated droplets of the recording liquid are converted according to a recording signal. The electric field is controlled, and recording is performed by selectively adhering the recording liquid droplets onto the recording member.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
More specifically, in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to discharge a uniformly charged droplet of the recording liquid from the nozzle, and the discharged droplet of the recording liquid is converted into a recording signal. In accordance with this, recording is performed by causing the droplets to fly between the xy deflection electrodes configured so as to be electrically controllable and selectively adhering small droplets onto the recording member by a change in the intensity of the electric field.

第2の方式は、例えばUSP3596275、USP3298030等に開
示されている方式(Sweet方式)であって、連続振動発
生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生
させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様
の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔されること
で、記録部材上に記録を行うものである。
The second method is a method (Sweet method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, in which a droplet of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method is generated, and the generated charging is performed. The recording is performed on the recording member by flying a controlled amount of droplets between the deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘ
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出
口)の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受
け、記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る
様にされている。
More specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied in front of an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, is separated by a predetermined distance. The piezoelectric vibrating element is mechanically vibrated by applying an electric signal of a constant frequency to the piezoelectric vibrating element, and a droplet of the recording liquid is discharged from the discharge port. At this time, a charge is electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with a charge amount according to the recording signal. When the droplet of the recording liquid whose charge amount is controlled flies between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, the droplet is deflected according to the added charge amount and carries a recording signal. Only the recording material can be deposited on the recording member.

第3の方式は例えばUSP3416153に開示されている方式
(Hertz方式)であって、ノズルとリング状の帯電電極
間に電界を掛け、連続振動発生法によって、記録液体の
小滴を発生霧化させて記録する方式である。即ちこの方
式ではノズルと帯電電極間に掛ける電界強度を記録信号
に応じて変調することによって小滴の霧化状態を制御
し、記録画像の階調性を出して記録する。
The third method is a method (Hertz method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode to generate and atomize small droplets of a recording liquid by a continuous vibration generation method. This is the method of recording. That is, in this method, the atomization state of the small droplet is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the image is recorded with the gradation of the recorded image.

第4の方式は、例えばUSP3747120に開示されている方
式(Stemme方式)で、この方式は前記3つの方式と根本
的に原理が異なるものである。
The fourth method is, for example, a method (Stemme method) disclosed in US Pat. No. 3,747,120, which is fundamentally different from the above three methods in principle.

即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出され
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。
That is, in each of the three methods, the droplet of the recording liquid discharged from the nozzle is electrically controlled during the flight, and the droplet carrying the recording signal is selectively attached to the recording member. On the other hand, according to the Stemme method, recording is performed by ejecting a small droplet of recording liquid from an ejection port in accordance with a recording signal.

つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を
有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。
That is, in the Stemme method, the piezoelectric vibrating element attached to the recording head having the ejection port for ejecting the recording liquid includes:
Applying an electrical recording signal, converting the electrical recording signal into mechanical vibration of a piezo-vibrating element, and ejecting a droplet of the recording liquid from the ejection port in accordance with the mechanical vibration to cause the droplet to fly and adhere to the recording member. Is to record.

これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもの
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。
Each of these four conventional methods has its own features, but on the other hand, there are points that can be solved.

即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。その為、第1の方式
は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を
要し、又、記録ヘッドのマルチノズル化が困難であるの
で高速記録には不向きである。
That is, in the first to third methods, the direct energy of the generation of the droplet of the recording liquid is electric energy,
Droplet deflection control is also electric field control. Therefore, the first method is simple in structure, but requires a high voltage to generate small droplets, and is not suitable for high-speed printing because it is difficult to use a multi-nozzle recording head.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で
高速記録に向くが、構成上複数であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。
The second method is capable of multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording. However, a plurality of recording heads are difficult to electrically control recording liquid droplets, and satellite dots are formed on recording members. Are liable to occur.

第3の方式は、記録液体小滴を霧化することによって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノズルが困難で、
高速記録には不向きであること等の諸問題点が存する。
The third method has a feature that an image having excellent gradation can be recorded by atomizing a recording liquid droplet, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state, and fogging occurs in the recorded image. That the multi-nozzle of the recording head is difficult,
There are problems such as being unsuitable for high-speed recording.

第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド(on−demand)で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式の様に
吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴
を回収することができ不要であること及び第1乃至第2
の方式の様に、導電性の記録液体を使用する必要がなく
記録液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利
点をする。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上
に問題があること、所望に共振数を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘ
ッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小
滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこと、等
の欠点を有する。
The fourth scheme has relatively many advantages over the first to third schemes. That is, in order to perform recording by discharging the recording liquid from the discharge port of the nozzle on demand (on-demand), it is simple in terms of the configuration. Medium, small droplets not required for image recording can be collected and are unnecessary, and the first and second
As in the method (1), there is no need to use a conductive recording liquid, and there is a great advantage that the recording liquid has a large degree of freedom in terms of material. However, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle recording head because there are problems in processing the recording head and it is extremely difficult to reduce the size of the piezoelectric vibrating element having a desired resonance number. However, since the recording liquid droplets are ejected and fly by the mechanical energy of mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is not suitable for high-speed recording.

更には、特開昭48−9622号公報(前記USP3747120に対
応)には、変形例として、前記のピエゾ振動素子等の手
段により機械的振動エネルギーを利用する代わりに熱エ
ネルギーを利用することが記載されている。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (corresponding to US Pat. No. 3,747,120) describes, as a modification, the use of thermal energy instead of the use of mechanical vibration energy by means such as the above-described piezo-vibration element. Have been.

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りの圧力上昇手段として使用することが記載さ
れている。
That is, the above-mentioned publication describes that a heating coil that directly heats a liquid in order to generate a vapor that causes a pressure increase is used as a pressure increasing means instead of the piezoelectric vibrating element.

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用に
は、不向きとなっている。
However, the above publication discloses that a heating coil serving as a pressure increasing means is energized to directly evaporate the liquid ink in a bag-shaped ink chamber (liquid chamber) having only one opening through which the liquid ink can enter and exit. However, there is no suggestion as to how to heat the liquid when the liquid is continuously and repeatedly discharged. In addition, since the position where the heating coil is provided is provided at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the supply path of the liquid ink, in addition to being complicated in terms of the head structure, continuous It is not suitable for repeated use.

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上
重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出
の準備状態を速やかに形成することは出来ない。
Moreover, according to the technical contents described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly form a preparation state for the next liquid discharge after performing the liquid discharge with the generated heat which is practically important.

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録
ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。
As described above, the conventional method has advantages and disadvantages in terms of configuration, high-speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots and occurrence of fogging of a recorded image, etc. There was a restriction that only the application was possible.

また、特開昭57−12658号公報には、インク吐出面に
並置され異なった2色以上のインクを液滴として吐出す
る複数のオリフィスと、インクの各色毎に設けられそれ
ぞれの色のインクに共通な共通インク室と、それぞれの
オリフィスをこれから吐出されるインクの色に対応する
共通インク室に連絡される多数の液室と、該液室内に画
像信号に応じた吐出のためのエネルギーを発生させるエ
ネルギー発生手段とを備えたヘッドによってカラーイン
クジェット記録を行なう装置において、それぞれの色の
インクに応じたエネルギーの発生を行わせることが提案
されているが、前記特開昭57−12658号公報には、単に
“インクに応じたエネルギーの発生”というあいまい
で、具体性を欠く表現があるに過ぎない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-12658 discloses a plurality of orifices juxtaposed on an ink ejection surface for ejecting inks of two or more different colors as droplets, and a plurality of orifices provided for each color of ink. A common ink chamber, a number of liquid chambers each having an orifice connected to a common ink chamber corresponding to the color of ink to be ejected, and energy for ejection corresponding to an image signal is generated in the liquid chamber. In an apparatus for performing color ink-jet recording by a head having an energy generating means for causing energy to be generated, it has been proposed to generate energy in accordance with each color ink, as described in JP-A-57-12658. Is merely an ambiguous expression of "generation of energy in accordance with ink", and lacks specificity.

目的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもの
で、特に、バプルジェット型液体噴射記録ヘッドを複数
個用い、該記録ヘッドをカラー記録に使用した場合の各
色のインクの吐出性能をそろえることを目的としてなさ
れたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, uses a plurality of bubble jet type liquid jet recording heads, and makes the ejection performance of each color ink uniform when the recording head is used for color recording. It is done for the purpose of.

構成 上記目的を達成するために、導入される記録液体を収
容するとともに、該記録液体に熱によって気泡を発生さ
せ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発生させる熱
エネルギー作用部を付設した流路と、該流路に連絡して
前記記録液体を前記作用力によって液滴として吐出させ
るためのオリフィスと、前記流路に連絡して該流路に前
記記録液体を導入するための液室と、該液室に前記記録
液体を導入する手段よりなる液体噴射記録ヘッドを用い
る液体噴射記録方法であって、複数種類の色もしくは濃
度の記録液体を噴射する複数個の液体噴射記録ヘッドを
用い、前記複数種類の色もしくは濃度の記録液体のう
ち、(1)粘度が他の記録液体より高い記録液体を用い
る前記液体噴射記録ヘッドは、その熱エネルギー作用部
に加えられる駆動のための熱エネルギーが前記記録液体
の粘度が低い記録液体を用いる前記液体噴射記録ヘッド
の熱エネルギーより高いことを特長とする液体噴射記録
方法、或いは、(2)表面張力が他の記録液体より大き
い記録液体を用いる前記液体噴射記録ヘッドは、その熱
エネルギー作用部に加えられる駆動のための熱エネルギ
ーが前記記録液体の表面張力が小さい記録液体を用いる
前記液体噴射記録ヘッドの熱エネルギーより高いことを
特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基いて
説明する。
In order to achieve the above-mentioned object, a flow containing a recording liquid to be introduced, and a heat energy acting portion for generating a bubble in the recording liquid by heat and generating an action force accompanying an increase in the volume of the bubble are provided. A passage, an orifice communicating with the flow path to discharge the recording liquid as droplets by the action force, and a liquid chamber communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path. A liquid ejecting recording head using a liquid ejecting recording head comprising means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, wherein a plurality of liquid ejecting recording heads ejecting recording liquids of a plurality of colors or densities are used; Among the recording liquids of the plurality of colors or densities, (1) the liquid jet recording head that uses a recording liquid having a viscosity higher than that of the other recording liquids is a drive applied to the thermal energy action section. Wherein the thermal energy for the recording is higher than the thermal energy of the liquid jet recording head using a recording liquid having a low viscosity of the recording liquid, or (2) the surface tension is higher than that of another recording liquid. In the liquid jet recording head using a large recording liquid, the thermal energy for driving applied to the thermal energy action section is higher than the thermal energy of the liquid jet recording head using a recording liquid having a small surface tension of the recording liquid. It is characterized by. Hereinafter, a description will be given based on an example of the present invention.

本発明は、前記特開昭57−12658号公報に記載された
発明の欠点を解決するためになされたものであり、特
に、バブルジェット型カラー記録技術のように、複数種
類の記録液体(インク)を用いる場合の記録ヘッドの駆
動方法に関するものである。
The present invention has been made to solve the drawbacks of the invention described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-12658. In particular, a plurality of types of recording liquid (ink The present invention relates to a method of driving a recording head in the case of using ()).

第1図(a),(b)は、それぞれ本発明の実施例を
説明するための構成図、第2図は、本発明が適用される
インクジェットヘッドの一例としてのバルブジェットヘ
ッドの動作説明をするための図、第3図は、バブルジェ
ットヘッドの一例を示す斜視図、第4図は、第3図に示
したヘッドを構成する蓋基板(第4図(a))と発熱体
基板(第4図(b))に分解した時の斜視図、第5図
は、第4図(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視図
で、図中、11は蓋基板、12は発熱体基板、13は記録液体
流入口、14はオリフィス、15は流路、16は液室を形成す
るための領域、17は個別(独立)電極、18は共通電極、
19は発熱体(ヒータ)、20は記録液(インク)、21は気
泡、22は飛翔インク滴で、本発明は、斯様なバブルジェ
ット式の液体噴射記録ヘッドに適用するものである。
1 (a) and 1 (b) are configuration diagrams for explaining an embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 2 is an operation description of a valve jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 4 is a lid substrate (FIG. 4 (a)) and a heating element substrate (FIG. 4A) constituting the head shown in FIG. FIG. 4 (b)) is an exploded perspective view, FIG. 5 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 4 (a) viewed from the back side, in which 11 is a lid substrate, and 12 is a lid substrate. Heating element substrate, 13 is a recording liquid inlet, 14 is an orifice, 15 is a flow path, 16 is a region for forming a liquid chamber, 17 is an individual (independent) electrode, 18 is a common electrode,
19 is a heating element (heater), 20 is a recording liquid (ink), 21 is a bubble, and 22 is a flying ink droplet. The present invention is applied to such a bubble jet type liquid jet recording head.

最初に、第2図を参照しながらバブルジェットによる
インク噴射について説明すると、 (a)は定常状態であり、オリフィス面でインク20の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
First, the ink ejection by the bubble jet will be described with reference to FIG. 2. (a) is a steady state, and the surface tension of the ink 20 and the external pressure are in an equilibrium state at the orifice surface.

(b)はヒータ19が加熱されて、ヒータ19の表面温度
が急上昇し隣接インク層に沸騰現象が起きるまで加熱さ
れ、微小気泡21が点在している状態にある。
6B shows a state in which the heater 19 is heated until the surface temperature of the heater 19 rises rapidly and a boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and minute bubbles 21 are scattered.

(c)はヒータ19の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡21が生長
した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の生
長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラン
スがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める。
(C) is a state in which the adjacent ink layer heated rapidly on the entire surface of the heater 19 is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 21 grow. At this time, the pressure in the nozzle rises by an amount corresponding to the growth of the bubble, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts to grow from the orifice.

(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィ
ス面より気泡の体積に相当する分のインク20が押し出さ
れる。この時、ヒータ19には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ19の表面温度は降下しつつある。気泡21の
体積の最大値電気パルス印加のタイミングからややおく
れる。
(D) is a state in which the bubble has grown to the maximum, and the ink 20 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 19, and the surface temperature of the heater 19 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 21 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

(e)は気泡21のインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(E) shows a state where the bubble 21 is cooled by the ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink moves forward while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to a decrease in the nozzle internal pressure due to the contraction of the bubble, and the ink column is constricted. .

(f)はさらに気泡21が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来てい
る。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜
10m/secの速度で飛翔している。
4F, the bubble 21 is further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that the meniscus largely enters the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and moves in the direction of the recording paper.
Flying at a speed of 10m / sec.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現像により再び
供給(リフィル)されて(e)の状態にもどる過程で、
気泡は完全に消滅している。
(G) is a process in which the ink is again supplied (refilled) to the orifice by capillary development and returns to the state of (e).
The bubbles have completely disappeared.

第1図(a)に示した実施例は、第2図に示した記録
ヘッドを各色(ここではY(イエロー),M(マゼン
ダ),C(シアン),B(ブラック)の各4色)ごとに一列
にならべたカラーヘッドモジュールの平面図である。通
常、カラーインクジェット技術においては、複数色の記
録液体(インク)は、その物性値(とりわけ、粘度、表
面張力)が等しくなるような努力が払われる。しかしな
がら、本来全く異なる染料を使用するため、各色すべて
にわたって、物性値を等しくすることは困難である。物
性値が異なれば、各色ごとに全く異なる吐出性能を示
す。たとえば、インク粘度が異なると、粘度の高い場合
には、気泡が発生しにくく、又、オリフィスより吐出し
にくくなる。又、インクの表面張力に関しても同様なこ
とがいえ、表面張力が大きいと、オリフィスから吐出す
る際に、大きな力を要し、吐出しにくくなる。
In the embodiment shown in FIG. 1A, the recording head shown in FIG. 2 uses four colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and B (black) for the respective colors. FIG. 4 is a plan view of a color head module arranged in a line for each color. Generally, in the color ink jet technology, an effort is made to make the physical properties (especially, viscosity and surface tension) of recording liquids (inks) of a plurality of colors equal. However, it is difficult to make the physical property values equal for all the colors because intrinsically different dyes are used. If the physical property values are different, completely different ejection performance is shown for each color. For example, when the ink viscosities are different, when the viscosity is high, bubbles are less likely to be generated, and the ejection is more difficult than the orifice. The same can be said for the surface tension of the ink. If the surface tension is large, a large force is required when the ink is ejected from the orifice, and it becomes difficult to eject the ink.

本発明は、上述のごとき点に鑑みなされたものであ
り、 (イ).粘度が高いインクを使用する場合、熱エネルギ
ー作用部に加えるエネルギー(パルス電圧,パルス巾,
電流等)を粘度の低いインクを使用する場合より高く
し、気泡を発生しやすくし、又、オリフィスより吐出し
やすくする。
The present invention has been made in view of the above points, and (a). When using ink with high viscosity, the energy (pulse voltage, pulse width,
Current, etc.) is made higher than when low viscosity ink is used, bubbles are easily generated, and the ink is more easily ejected than the orifice.

(ロ).表面張力が大きいインクを使用する場合、熱エ
ネルギー作用部に加えるエネルギーを表面張力が小さい
インクを使用する場合より高くし、オリフィスより吐出
しやすくする。
(B). When ink having a large surface tension is used, the energy applied to the thermal energy action section is made higher than when using ink having a small surface tension, so that the ink can be more easily ejected than the orifice.

ようにしたものである。It is like that.

第1図(b)は、第2図のヘッドを3個(I,II,IIIの
3個)ならべ、単色で濃度を変えたインクを用いるよう
にしたヘッドモジュールの平面図である。色を変えた場
合と同様にインクの濃度を変えてもインク物性が変わる
ので、この場合にも、前記(イ),(ロ)で示した本発
明が適用される。なお、第1図には(a),(b)にて
別々示したが、色と濃度をそれぞれ変えたようなヘッド
モジュールにも本発明が適用されることは当然である。
また、以上には、発熱体を用いたバブルジェットで説明
したが、以下に説明するように、気泡発生手段として、
パルスレーザーを用いたり、あるいは、放電エネルギー
を用いたりするバブルジェットにも適用できる。
FIG. 1 (b) is a plan view of a head module in which three heads (I, II, and III) of FIG. 2 are used, and ink of which density is changed in a single color is used. As in the case where the color is changed, the physical properties of the ink are changed even when the density of the ink is changed. Therefore, in this case, the present invention described in the above (a) and (b) is applied. Although FIGS. 1A and 1B are separately shown in FIG. 1, it goes without saying that the present invention is also applied to a head module having different colors and densities.
Further, in the above, the bubble jet using the heating element has been described.
The invention can also be applied to a bubble jet using a pulse laser or using discharge energy.

第6図は、記録液体に気泡を発生させる別の手段を説
明するための図で、図中、31はレーザ発振器、32は光変
調駆動回路、33は光変調器、34は走査器、35は集光レン
ズで、レーザ発振器31より発生されたレーザ光は、光変
調器33において、光変調器駆動回路32に入力されて電気
的に処理されて出力される画情報信号に従ってパルス変
調される。パルス変調されたレーザ光は、走査器34を通
り、集光レンズ35によって熱エネルギー作用部の外壁に
焦点が合うように集光され、記録ヘッドの外壁36を加熱
し、内部の記録液体37内で気泡を発生させる。あるいは
熱エネルギー作用部の壁36は、レーザー光に対して透過
性の材料で作られ、集光レンズ35によって内部の記録液
体37に焦点が合うように集光され、記録液体を直接加熱
することによって気泡を発生させてもよい。
FIG. 6 is a view for explaining another means for generating bubbles in the recording liquid. In the figure, 31 is a laser oscillator, 32 is an optical modulation drive circuit, 33 is an optical modulator, 34 is a scanner, 35 Is a condenser lens, and the laser light generated by the laser oscillator 31 is pulse-modulated in the optical modulator 33 in accordance with an image information signal which is input to the optical modulator driving circuit 32, is electrically processed, and is output. . The pulse-modulated laser light passes through a scanner 34 and is condensed by a condenser lens 35 so as to be focused on the outer wall of the thermal energy action section. To generate air bubbles. Alternatively, the wall 36 of the thermal energy action section is made of a material that is permeable to laser light, and is focused by the condenser lens 35 so that the recording liquid 37 inside is focused, and the recording liquid is directly heated. May generate bubbles.

第7図は、上述のごときレーザ光を用いたプリンター
の一例を説明するための図で、ノズル部41は、高密度に
(たとえば8ノズル/mm)、又、紙42の紙巾(たとえばA
4横巾)すべてにわたってカバーされるように集積され
ている例を示している。
FIG. 7 is a view for explaining an example of a printer using the laser light as described above. The nozzle section 41 has a high density (for example, 8 nozzles / mm) and a paper width (for example, A
4 width) shows an example in which the components are integrated so as to cover the entirety.

レーザ発振器31より発振されたレーザ光は、光変調器
33の入口開口に導かれる。光変調器33において、レーザ
光は、光変調器33への画情報入力信号に従って強弱の変
調を受ける。変調を受けたレーザ光は、反射鏡38によっ
てその光路をビームエキスパンダー39の方向に曲げら
れ、ビームエキスパンダー39に入射する。ビームエキス
パンダー39により平行光のままビーム径が拡大される。
次に、ビーム径の拡大されたレーザ光は、高速で定速回
転する回転多面鏡40に入射される。回転多面鏡40によっ
て掃引されたレーザ光は、集光レンズ35により、ドロッ
プジェネレータの熱エネルギー作用部外壁36もしくは内
部の記録液体に結像する。それによって、各熱エネルギ
ー作用部には、気泡が発生し、記録液滴を吐出し、記録
紙32に記録に行なわれる。
The laser light emitted from the laser oscillator 31 is applied to an optical modulator.
Guided to 33 entrance openings. In the optical modulator 33, the laser light is subjected to strong and weak modulation according to an image information input signal to the optical modulator 33. The optical path of the modulated laser light is bent by the reflector 38 in the direction of the beam expander 39, and enters the beam expander 39. The beam diameter is expanded by the beam expander 39 while keeping the parallel light.
Next, the laser beam having the expanded beam diameter is incident on a rotating polygon mirror 40 that rotates at a high speed and a constant speed. The laser light swept by the rotating polygon mirror 40 forms an image on the outer wall 36 of the thermal energy action section of the drop generator or on the recording liquid inside by the condenser lens 35. As a result, air bubbles are generated in each of the thermal energy action sections, and the recording liquid droplets are ejected to perform recording on the recording paper 32.

第8図は、さらに別の気泡発生手段を示す図で、この
例は、熱エネルギー作用部の内壁側に配置された1対の
放電電極50が、放電装置51から高電圧のパルスを受け、
記録液体中で放電をおこし、その放電によって発生する
熱により瞬時に気泡を形成するようにしたものである。
FIG. 8 is a view showing still another bubble generating means. In this example, a pair of discharge electrodes 50 arranged on the inner wall side of the thermal energy action section receives a high voltage pulse from a discharge device 51,
A discharge is generated in the recording liquid, and bubbles are instantaneously formed by heat generated by the discharge.

第9図乃至第16図は、それぞれ第8図に示した放電電
極の具体例を示す図で、 第9図に示した例は、 電極50を針状にして、電界を集中させ、効率よく(低
エネルギーで)放電をおこさせるようにしたものであ
る。
9 to 16 are diagrams showing specific examples of the discharge electrode shown in FIG. 8, respectively. In the example shown in FIG. Discharge (at low energy).

第10図に示した例は、 2枚の平板電極にして、電極間に安定して気泡が発生
するようにしたものである。針状の電極より、発生気泡
の位置が安定している。
In the example shown in FIG. 10, two flat electrodes are used so that air bubbles are stably generated between the electrodes. The position of the generated bubble is more stable than the needle-shaped electrode.

第11図に示した例は、 電極にほぼ同軸の穴をあけたものである。2枚の電極
の両穴がガイドになって、発生気泡の位置はさらに安定
する。
In the example shown in FIG. 11, a substantially coaxial hole is formed in the electrode. Both holes of the two electrodes serve as guides, and the position of the generated bubbles is further stabilized.

第12図に示した例は、 リング状の電極にしたものであり、基本的には第11図
に示した例と同じであり、その変形実施例である。
The example shown in FIG. 12 is a ring-shaped electrode, and is basically the same as the example shown in FIG. 11, and is a modified embodiment thereof.

第13図に示した例は、 一方をリング状電極とし、もう一方を針状電極とした
ものである。リング状電極により、発生気泡の安定性を
狙い、針状電極により電界の集中により効率を狙ったも
のである。
In the example shown in FIG. 13, one is a ring-shaped electrode and the other is a needle-shaped electrode. The ring-shaped electrode aims at stability of generated bubbles, and the needle-shaped electrode aims at efficiency by concentrating an electric field.

第14図に示した例は、 一方のリング状電極を熱エネルギー作用部の壁面に形
成したものである。これは、第13図に示した例の効果に
加えて、基板上に平面的に電極を形成するという製造上
の容易さを狙ったものである。このような平面的な電極
は、蒸着(あるいはスパッタリング)や、フォトエッチ
ングの技術によって容易に高密度な複数個のものが製作
され得る。マルチアレイに特に威力を発揮する。
In the example shown in FIG. 14, one ring-shaped electrode is formed on the wall surface of the thermal energy action section. This aims at facilitating the production of forming electrodes in a plane on the substrate, in addition to the effect of the example shown in FIG. A plurality of such planar electrodes having high density can be easily manufactured by vapor deposition (or sputtering) or photo-etching technology. Especially effective for multi-array.

第15図に示した例は、 第14図に示した例のリング状電極形成部を電極の外周
にそった形状で周囲から一段高くしたものである。やは
り、発生気泡の安定性を狙ったものであり、第13図に示
したものよりも3次元的なガイドを付け加えた分だけ安
定する。
In the example shown in FIG. 15, the ring-shaped electrode forming portion of the example shown in FIG. 14 is formed along the outer periphery of the electrode and is raised one step from the periphery. Again, the stability of the generated bubbles is aimed at, and it is more stable than that shown in FIG. 13 by adding a three-dimensional guide.

第16図に示した例は、 第15図に示した例とは反対に、リング状電極形成部
を、周囲から下へ落しこんだ構造としたもので、やは
り、発生気泡は安定して形成される。
The example shown in FIG. 16 is different from the example shown in FIG. 15 in that the ring-shaped electrode forming portion has a structure in which the ring-shaped electrode is dropped from the periphery, and again, the generated bubbles are formed stably. Is done.

効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、異
なるインク(色,濃度)を用いるバブルジェット型液体
噴射ヘッドの吐出性能をそろえることができ、高画像品
質を得ることができる。
Effects As is apparent from the above description, according to the present invention, the ejection performance of the bubble jet type liquid jet head using different inks (colors and densities) can be made uniform, and high image quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a),(b)は、それぞれ本発明の実施例を説
明するための要部構成図、第2図は、本発明が適用され
るインクジェットヘッドの一例としてのバブルジェット
ヘッドの動作説明をするための図、第3図は、バブルジ
ェットヘッドの一例を示す斜視図、第4図は、分解斜視
図、第5図は、蓋基板を裏側から見た図、第6図は、レ
ーザ光を用いた気泡発生手段の一例を説明するための
図、第7図は、プリンターの一例を説明するための図、
第8図は、放電を利用した気泡発生手段の一例を説明す
るための図、第9図乃至第16図は、それぞれ第8図に示
した放電電極の具体例を示す図である。 Y,M,C,B,I,II,III……記録ヘッド、11……蓋基板、12…
…発熱体基板、17,18……電極、19……発熱体、20……
インク、21……気泡、22……飛翔インク滴。
1 (a) and 1 (b) are each a main part configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, FIG. 4 is an exploded perspective view, FIG. 5 is a view of a lid substrate viewed from the back side, and FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a bubble generating unit using laser light, FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a printer,
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a bubble generating means using discharge, and FIGS. 9 to 16 are diagrams showing specific examples of the discharge electrode shown in FIG. 8, respectively. Y, M, C, B, I, II, III …… Recording head, 11… Cover substrate, 12…
... heating element substrate, 17, 18 ... electrodes, 19 ... heating element, 20 ...
Ink, 21 ... bubbles, 22 ... flying ink droplets.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導入される記録液体を収容するとともに、
該記録液体に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部
を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前
記作用力によって液滴として吐出させるためのオリフィ
スと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入
するための液室と、該液室に前記記録液体を導入する手
段よりなる液体噴射記録ヘッドを用いる液体噴射記録方
法であって、複数種類の色もしくは濃度の記録液体を噴
射する複数個の液体噴射記録ヘッドを用い、前記複数種
類の色もしくは濃度の記録液体のうち、粘度が他の記録
液体より高い記録液体を用いる前記液体噴射記録ヘッド
は、その熱エネルギー作用部に加えられる駆動のための
熱エネルギーが前記記録液体の粘度が低い記録液体を用
いる前記液体噴射記録ヘッドの熱エネルギーより高いこ
とを特徴とする液体噴射記録方法。
1. A storage device for accommodating a recording liquid to be introduced,
A flow path provided with a thermal energy action portion for generating bubbles in the recording liquid by heat and generating an action force in accordance with an increase in the volume of the bubbles; and connecting the recording liquid by the action force to communicate with the flow path. An orifice for discharging droplets, a liquid chamber for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path, and a liquid jet recording head comprising means for introducing the recording liquid into the liquid chamber. A liquid ejection recording method to be used, wherein a plurality of liquid ejection recording heads ejecting recording liquids of a plurality of colors or densities are used, and among the recording liquids of the plurality of colors or densities, another recording liquid having a viscosity The liquid jet recording head using a higher recording liquid has a thermal energy for driving applied to a thermal energy action section of the liquid jet recording head using a recording liquid having a low viscosity of the recording liquid. Liquid jet recording method characterized by higher than the thermal energy of the recording head.
【請求項2】導入される記録液体を収容するとともに、
該記録液体に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部
を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前
記作用によって液滴として吐出させるためのオリフィス
と、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入す
るための液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段
よりなる液体噴射記録ヘッドを用いる液体噴射記録方法
であって、複数種類の色もしくは濃度の記録液体を噴射
する複数個の液体噴射記録ヘッドを用い、前記複数種類
の色もしくは濃度の記録液体のうち、表面張力が他の記
録液体より大きい記録液体を用いる前記液体噴射記録ヘ
ッドは、その熱エネルギー作用部に加えられる駆動のた
めの熱エネルギーが前記記録液体の表面張力が小さい記
録液体を用いる前記液体噴射記録ヘッドの熱エネルギー
より高いことを特徴とする液体噴射記録方法。
2. A storage device for accommodating a recording liquid to be introduced,
A flow path provided with a thermal energy action section for generating air bubbles in the recording liquid by heat and generating an action force in accordance with an increase in the volume of the air bubbles; And an orifice for discharging the liquid, a liquid chamber for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path, and a liquid ejecting recording head including means for introducing the recording liquid into the liquid chamber. A liquid ejecting recording method, comprising using a plurality of liquid ejecting recording heads for ejecting a plurality of types of colors or densities of recording liquids, wherein a surface tension of another of the plurality of types of colors or densities of recording liquid is other In the liquid jet recording head using a larger recording liquid, the thermal energy for driving applied to the thermal energy action section is reduced before using the recording liquid having a small surface tension of the recording liquid. Liquid jet recording method characterized by higher than the thermal energy of the liquid jet recording head.
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